JPH0648877B2 - 水中用圧電送受波シ−ト - Google Patents
水中用圧電送受波シ−トInfo
- Publication number
- JPH0648877B2 JPH0648877B2 JP12155086A JP12155086A JPH0648877B2 JP H0648877 B2 JPH0648877 B2 JP H0648877B2 JP 12155086 A JP12155086 A JP 12155086A JP 12155086 A JP12155086 A JP 12155086A JP H0648877 B2 JPH0648877 B2 JP H0648877B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric
- piezoelectric plate
- frame body
- wave
- underwater
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、海底地震探査機や魚群探知機などのように、
水中に音波または超音波を被検知物体に向けて放射した
り、あるいは被検知物体により反射して戻ってくる反射
波を受信する水中用圧電送受波シートに関するものであ
る。
水中に音波または超音波を被検知物体に向けて放射した
り、あるいは被検知物体により反射して戻ってくる反射
波を受信する水中用圧電送受波シートに関するものであ
る。
＜従来技術＞ ポリ弗化ビニリデン，ポリ弗化ビニール，ポリ塩化ビニ
リデン，ポリ塩化ビニール，ナイロン等の圧電性有機物
もしくは合成ゴムや合成樹脂の有機物中にチタン酸ジル
コン酸鉛，チタン酸鉛等の強誘電セラミック粒子を混合
してなる圧電性有機セラミック複合物等の圧電可撓性シ
ートは、音響インピーダンスが水の音響インピーダンス
に近似する特性を有し、このため、これを圧電トランス
デューサとして水中を伝播する音響波を受波するのに用
いられる。
リデン，ポリ塩化ビニール，ナイロン等の圧電性有機物
もしくは合成ゴムや合成樹脂の有機物中にチタン酸ジル
コン酸鉛，チタン酸鉛等の強誘電セラミック粒子を混合
してなる圧電性有機セラミック複合物等の圧電可撓性シ
ートは、音響インピーダンスが水の音響インピーダンス
に近似する特性を有し、このため、これを圧電トランス
デューサとして水中を伝播する音響波を受波するのに用
いられる。
これ以外に、圧電磁器板にあっても、圧電トランスデュ
ーサとして用いられるものがある。
ーサとして用いられるものがある。
さらにまた圧電可撓性シート，圧電磁器板は音波また超
音波を被検知物体に向けて放射する送波器としても用い
られる。
音波を被検知物体に向けて放射する送波器としても用い
られる。
この圧電可撓性シート，圧電磁器等の圧電板列を使用し
た水中用圧電送受波シートの従来構成は、第５図に示す
ように、前記圧電材料よりなる圧電板ａの上下面に電極
ｂ，ｃを設け、電極ｂ，ｃ間に所定の直流電圧を印加し
て圧電板ａを厚み方向に分極してなり、これを水中に浸
漬して、電極ｂ，ｃに交番電圧を印加して音波または超
音波を発振したり、電極ｂ，ｃ間から出力信号を取出し
て水中を伝播する音響波を受信するようにしている。
た水中用圧電送受波シートの従来構成は、第５図に示す
ように、前記圧電材料よりなる圧電板ａの上下面に電極
ｂ，ｃを設け、電極ｂ，ｃ間に所定の直流電圧を印加し
て圧電板ａを厚み方向に分極してなり、これを水中に浸
漬して、電極ｂ，ｃに交番電圧を印加して音波または超
音波を発振したり、電極ｂ，ｃ間から出力信号を取出し
て水中を伝播する音響波を受信するようにしている。
＜発明が解決しようとする問題点＞ ところで、前記構成による圧電板は、受波にもちいられ
る場合にあっては、静水圧力下における音を検知するも
のであり、この感度は圧電板の圧電定数ghによって定ま
る。このghは次の式により与えられる。
る場合にあっては、静水圧力下における音を検知するも
のであり、この感度は圧電板の圧電定数ghによって定ま
る。このghは次の式により与えられる。
gh＝g33＋２ｇ31 ここで定数ｇ33は厚み方向（分極方向）の圧力p1に対す
る感度を示し、定数ｇ31は面方向（分極軸に垂直な方
向）の圧力p2に対する感度を示す。
る感度を示し、定数ｇ31は面方向（分極軸に垂直な方
向）の圧力p2に対する感度を示す。
ところでｇ31は負の値であるため、gh＜ｇ33となり、上
述の従来構成にあってはghの値は、ｇ33の1/2〜1/5でし
かなく、低感度であった。
述の従来構成にあってはghの値は、ｇ33の1/2〜1/5でし
かなく、低感度であった。
このことは、送波の場合においても同じであり、面方向
からの水圧により、圧電定数dhが低下する欠点があっ
た。
からの水圧により、圧電定数dhが低下する欠点があっ
た。
そこで厚み方向に分極された圧電板の外周縁を、該圧電
板列と略同厚の周縁枠体で囲んで、圧電板列周縁と枠体
内縁間に空気層を生じさせ、さらに、枠体と圧電板との
上下外面を樹脂で覆ってなる水中用圧電送受波シートが
提案された（特願昭６１−６２９９２）。
板列と略同厚の周縁枠体で囲んで、圧電板列周縁と枠体
内縁間に空気層を生じさせ、さらに、枠体と圧電板との
上下外面を樹脂で覆ってなる水中用圧電送受波シートが
提案された（特願昭６１−６２９９２）。
このものは空気層の介在により、面方向の圧力P2を除去
し、定数ｇ31を見掛け上ゼロとし、定数ghとｇ33とを等
しくして受波感度を向上させ、同じく定数dhを高めて送
波性能を向上させ得るものである。
し、定数ｇ31を見掛け上ゼロとし、定数ghとｇ33とを等
しくして受波感度を向上させ、同じく定数dhを高めて送
波性能を向上させ得るものである。
ところが、これを組付けるに際して、枠体に対して圧電
板が偏位し、一部で空気層が消滅していたり、またはそ
の水中での据付状態で、枠体が変形したり、波の影響で
湾曲して、枠体内面と、圧電板の周面とが接触している
場合が予想される。このような状態下では、面方向から
の水圧の影響を阻止することができず、良好な出力を取
り出すことができない。
板が偏位し、一部で空気層が消滅していたり、またはそ
の水中での据付状態で、枠体が変形したり、波の影響で
湾曲して、枠体内面と、圧電板の周面とが接触している
場合が予想される。このような状態下では、面方向から
の水圧の影響を阻止することができず、良好な出力を取
り出すことができない。
本発明は、前記構成の欠点を除去し、送受波性能をさら
に向上させ得る水中用圧電送受波シートの提供を目的と
するものである。
に向上させ得る水中用圧電送受波シートの提供を目的と
するものである。
＜問題点を解決するための手段＞ 本発明は、厚み方向に分極された複数の圧電分割片を微
小間隙を置いて整列させることにより圧電板列を構成
し、その外周縁を、該圧電板列と略同厚の周縁枠体で囲
んで、圧電板列の周縁と枠体の内縁間に空気層を生じさ
せ、さらに、枠体と圧電板列との上下外面を樹脂で覆っ
てなることを特徴とするものである。
小間隙を置いて整列させることにより圧電板列を構成
し、その外周縁を、該圧電板列と略同厚の周縁枠体で囲
んで、圧電板列の周縁と枠体の内縁間に空気層を生じさ
せ、さらに、枠体と圧電板列との上下外面を樹脂で覆っ
てなることを特徴とするものである。
＜作用＞ 前記構成にあって、圧電送受波シートの周縁から面方向
（分極軸に垂直な方向）の圧力P2が作用した場合にあっ
て、空気層により、前記圧力p2は、圧電板列周縁への影
響を除去される。このため、受波器として用いる場合に
は面方向の定数ｇ31は見掛け上ゼロとなる。
（分極軸に垂直な方向）の圧力P2が作用した場合にあっ
て、空気層により、前記圧力p2は、圧電板列周縁への影
響を除去される。このため、受波器として用いる場合に
は面方向の定数ｇ31は見掛け上ゼロとなる。
また前記圧電板列の周縁と、枠体の内面が接触している
場合にあって、前記圧電板列には、枠体を介して、面方
向の圧力p2が作用するが、圧電板列を構成する複数の圧
電分割片間の微小間隙により緩衝され、その影響を排除
される。
場合にあって、前記圧電板列には、枠体を介して、面方
向の圧力p2が作用するが、圧電板列を構成する複数の圧
電分割片間の微小間隙により緩衝され、その影響を排除
される。
＜実施例＞ 第１，２図について、１は、外形が矩形状の圧電板列で
あって、厚み方向に分極された正方形の圧電分割片２を
微小間隙ｓを置いて複数整列させることにより構成され
ている。
あって、厚み方向に分極された正方形の圧電分割片２を
微小間隙ｓを置いて複数整列させることにより構成され
ている。
前記圧電板列１は、第３図に示すように、圧電ゴム等の
圧電可撓性シート３の上下面に分極用電極4,4を形成
し、該電極4,4に直流電圧を印加することにより分極し
（第３図イ）てから、縦横に切断線縁５を刃物ｃにより
削成して複数に分割し（第３図ロ）、その分割部分を、
圧電分割片２とすることにより構成される。前記圧電可
撓性シート３はハイドロフォン定数の大きい、例えばチ
タン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）系材料により形成される。
圧電可撓性シート３の上下面に分極用電極4,4を形成
し、該電極4,4に直流電圧を印加することにより分極し
（第３図イ）てから、縦横に切断線縁５を刃物ｃにより
削成して複数に分割し（第３図ロ）、その分割部分を、
圧電分割片２とすることにより構成される。前記圧電可
撓性シート３はハイドロフォン定数の大きい、例えばチ
タン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）系材料により形成される。
その他、圧電板列１は圧電磁器板によっても構成し得
る。
る。
前記圧電分割片２の整列状態を維持しながら切断を施す
手段としては、あらかじめ、圧電板列１の周囲に保持枠
６（第３図ロ鎖線）を配設してから切断したり、保持シ
ート７上に圧電板列１を接着してから（第３図ロ）切断
する等、種々の手段が講ぜられる。または、前記圧電板
列１を完全に切断せずに、下部電極（または上部電極）
を連接部として、各圧電分割片２の分散を防止するよう
してもよい。
手段としては、あらかじめ、圧電板列１の周囲に保持枠
６（第３図ロ鎖線）を配設してから切断したり、保持シ
ート７上に圧電板列１を接着してから（第３図ロ）切断
する等、種々の手段が講ぜられる。または、前記圧電板
列１を完全に切断せずに、下部電極（または上部電極）
を連接部として、各圧電分割片２の分散を防止するよう
してもよい。
さらにまた前記圧電板列１は刃物ｃによる削成によらな
いで、あらかじめ形成した複数の圧電分割片２を整列す
ることによっても形成される。
いで、あらかじめ形成した複数の圧電分割片２を整列す
ることによっても形成される。
前記圧電板列１は電極板8,8で、その上下面を挟持して
各電極４と接続し、前記電極板8,8にリード線9,9を接続
することにより、信号の取出しがなされる。
各電極４と接続し、前記電極板8,8にリード線9,9を接続
することにより、信号の取出しがなされる。
前記圧電板列１の外周縁には、該圧電板列１と略同厚の
矩形状の周縁枠体１０が矩形間隔１１を置いて外嵌され
る。前記周縁枠体１０は、金属あるいはプラスチック等
の剛性の高い（縦弾性係数の大きい）材料を使用し、水
圧及び検知する音圧レベルに最適なようにその強度，板
厚が選定される。
矩形状の周縁枠体１０が矩形間隔１１を置いて外嵌され
る。前記周縁枠体１０は、金属あるいはプラスチック等
の剛性の高い（縦弾性係数の大きい）材料を使用し、水
圧及び検知する音圧レベルに最適なようにその強度，板
厚が選定される。
次に、前記圧電板列１の電極板8,8と、矩形状周縁枠体
１０の上下面にはウレレタン樹脂モールド等が施され
て、樹脂層１２，１２が形成される。樹脂層１２，１２
は、前記矩形間隔１１内に流入しないようにし、該間隔
１１を空気層１３とする。而て、かかる構成により、圧
電送受波シートが構成され、その周縁から圧力p2がかか
っても、空気層１３により緩衝されて、圧電板列１の外
周縁にはその作用が及ばないこととなる。また矩形間隔
１１が整一に形成されなかったり、周縁枠体１０の湾曲
により、部分的に空気層１３が消滅していても、圧電分
割片２間の微小間隙ｓにより圧力p2の作用が緩衝され
る。
１０の上下面にはウレレタン樹脂モールド等が施され
て、樹脂層１２，１２が形成される。樹脂層１２，１２
は、前記矩形間隔１１内に流入しないようにし、該間隔
１１を空気層１３とする。而て、かかる構成により、圧
電送受波シートが構成され、その周縁から圧力p2がかか
っても、空気層１３により緩衝されて、圧電板列１の外
周縁にはその作用が及ばないこととなる。また矩形間隔
１１が整一に形成されなかったり、周縁枠体１０の湾曲
により、部分的に空気層１３が消滅していても、圧電分
割片２間の微小間隙ｓにより圧力p2の作用が緩衝され
る。
これを確かめるために、圧電板列１を、形状が縦100mm
−横59mm−厚3mm（うち圧電材料2mm）とし、その特性が
静電容量1173P，Ｆ，tanδ＝5.9％であるものを使用
し、矩形間隔１１を1mmとして、第１図のものを構成
し、圧電板ａを使用した第５図の従来構成のものと比較
したところ、本発明の受波感度は−193.9dBであり、従
来のものは−201.6dBであった。すなわち本発明のもの
は、受波感度が7.7dBも改善されることが解った。
−横59mm−厚3mm（うち圧電材料2mm）とし、その特性が
静電容量1173P，Ｆ，tanδ＝5.9％であるものを使用
し、矩形間隔１１を1mmとして、第１図のものを構成
し、圧電板ａを使用した第５図の従来構成のものと比較
したところ、本発明の受波感度は−193.9dBであり、従
来のものは−201.6dBであった。すなわち本発明のもの
は、受波感度が7.7dBも改善されることが解った。
さらに、かかる構成のものに、100kg／cm2までの圧力を
順次加えて受波感度性能を調べた結果、第４図のように
なり、安定した感度を得るものであることが解った。
順次加えて受波感度性能を調べた結果、第４図のように
なり、安定した感度を得るものであることが解った。
＜発明の効果＞ 本発明は前記の説明によって明らかにしたように、圧電
板列と周縁枠体間の空気層及び圧電分割片間の微小間隙
ｓにより圧電送受波シートの周縁に作用する面方向の圧
力を緩衝するようにしたから、受波にあっては定数ｓ31
を見掛け上ゼロとなって定数ghが向上し、高感度を生じ
得るとともに、送波にあっては定数dhが高まって送波性
能が向上する優れた効果がある。
板列と周縁枠体間の空気層及び圧電分割片間の微小間隙
ｓにより圧電送受波シートの周縁に作用する面方向の圧
力を緩衝するようにしたから、受波にあっては定数ｓ31
を見掛け上ゼロとなって定数ghが向上し、高感度を生じ
得るとともに、送波にあっては定数dhが高まって送波性
能が向上する優れた効果がある。
第１図は本発明に係る圧電送受波シートの一実施例の縦
断側面図、第２図は圧電板列１，周縁枠体１０等の分離
斜視図、第３図イ，ロは圧電板列１の形成工程を示す説
明図、第４図は本実施例の受波感度性能を示すグラフ、
第５図は従来例の縦断側面図である。 １；圧電板列、２；圧電分割片、8,8；電極板、１０；
周縁枠体、１１；矩形間隔、１２；樹脂、１３；空気
層、ｓ；微小間隙
断側面図、第２図は圧電板列１，周縁枠体１０等の分離
斜視図、第３図イ，ロは圧電板列１の形成工程を示す説
明図、第４図は本実施例の受波感度性能を示すグラフ、
第５図は従来例の縦断側面図である。 １；圧電板列、２；圧電分割片、8,8；電極板、１０；
周縁枠体、１１；矩形間隔、１２；樹脂、１３；空気
層、ｓ；微小間隙
Claims (3)
- 【請求項１】厚み方向に分極された複数の圧電分割片を
微小間隙を置いて整列させることにより圧電板列を構成
し、その外周縁を、該圧電板列と略同厚の周縁枠体で囲
んで、圧電板列の周縁と枠体の内縁間に空気層を生じさ
せ、さらに、枠体と圧電板列との上下外面を樹脂で覆っ
てなることを特徴とする水中用圧電送受波シート。 - 【請求項２】前記圧電板列が圧電可撓性シートであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の水中用圧電
送受波シート。 - 【請求項３】前記圧電板列が圧電磁器板であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の水中用圧電送受波
シート。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12155086A JPH0648877B2 (ja) | 1986-05-27 | 1986-05-27 | 水中用圧電送受波シ−ト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12155086A JPH0648877B2 (ja) | 1986-05-27 | 1986-05-27 | 水中用圧電送受波シ−ト |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62277899A JPS62277899A (ja) | 1987-12-02 |
| JPH0648877B2 true JPH0648877B2 (ja) | 1994-06-22 |
Family
ID=14814020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12155086A Expired - Fee Related JPH0648877B2 (ja) | 1986-05-27 | 1986-05-27 | 水中用圧電送受波シ−ト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0648877B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005283195A (ja) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Olympus Corp | 位置検出装置および撮像装置 |
-
1986
- 1986-05-27 JP JP12155086A patent/JPH0648877B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62277899A (ja) | 1987-12-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |